JP2016133361A - タンクの除染方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚染水を貯留したタンク内の汚染物質量を効率よく減少させられるタンクの除染方法を提供する。
【解決手段】汚染水を貯留したｎ基（ｎは２以上）のタンクＴ１〜Ｔｎの第ｋ番目タンクから汚染水を第ｋ＋１番目タンク（ｋがｎの場合第１番目タンク又は別のタンク）に移送する工程と、この移送工程後に、第ｋ＋１番目タンクの汚染水を排出し、浄化設備により浄化する工程と、上記浄化工程後の浄化水を第ｋ番目タンクにタンク内面に当接するよう導入する工程と、上記導入工程後の第ｋ番目タンクの貯留水を第ｋ＋１番目タンク又は他のタンクに排出する工程とを備え、上記移送工程、浄化工程、導入工程及び排出工程をｋが１からｎまで繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンクの除染方法に関する。

放射性セシウム、放射性ストロンチウム等の放射性物質を含有する汚染水、例えば排水、原発事故後の炉心冷却用循環水等は、環境破壊を防止するために放射性物質を除去しなければ排出することが許されない。このため、原発事故後に、余剰となった原子炉の冷却水等を回収した汚染水が多数のタンクに貯留されている。

これらの汚染水を貯留するタンクには耐用期間があるため、使用期限近くのタンクは順次解体して処分する必要がある。汚染水を貯留するタンクを解体するためには、タンク内の汚染物質量を十分に低下させる必要がある。

しかしながら、原発事故後に多く使用されているタンクは、貯留する液体を全量排出できるようには設計されておらず、下部に設けられたノズルから汚染水を排出した後にも一定量の汚染水が残留する。原発事故後に使用される多くのタンクは、その容量が１０００ｋＬ前後であり、周壁下部に設けられたノズルから排出を行った後に残留する水量が約１００トンと考えられる。

原発事故後のタンクに貯留されている汚染水の典型的な放射性物質含有量は、１００，０００Ｂｑ／ｃｃ程度であると考えられているが、タンクを安全に解体するためには、タンクから貯留水を排出した後に残留する水量を考慮すると、タンク内の貯留水の放射性物質含有量を例えば３，０００Ｂｑ／ｃｃ以下に低下させる必要があると考えられる。

タンク内の汚染物質を除去する装置としては、タンクの内壁面に沿って移動しながらタンク内壁面に付着した汚染物質を除去する装置が提案されている（例えば特開平１０−２９９５号公報参照）。しかしながら、この公報に記載の除染装置を用いる方法では、貯留水に溶存する放射性物質を除去することはできない。また、タンク内の水を全量排出することの困難性を考慮したタンクの除染方法についての提案は、上記公報以外にも見当たらない。

特開平１０−２９９５号公報

上記不都合に鑑みて、本発明は、汚染水を貯留したタンク内の汚染物質量を効率よく減少させられるタンクの除染方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、汚染水を貯留したｎ基（ｎは２以上）のタンクの除染方法であって、第ｋ番目タンクから汚染水を第ｋ＋１番目タンク（ｋがｎの場合第１番目タンク又は別のタンク）に移送する工程と、この移送工程後に、第ｋ＋１番目タンクの汚染水を排出し、浄化設備により浄化する工程と、上記浄化工程後の浄化水を第ｋ番目タンクにタンク内面に当接するよう導入する工程と、上記導入工程後の第ｋ番目タンクの貯留水を第ｋ＋１番目タンク又は他のタンクに排出する工程とを備え、上記移送工程、浄化工程、導入工程及び排出工程をｋが１からｎまで繰り返すことを特徴とするタンクの除染方法である。

当該タンクの除染方法では、除染対象となる第ｋ番目タンクから汚染水を第ｋ＋１番目タンクに移送した後、第ｋ＋１番目タンク内の汚染水を排出して浄化設備で浄化した浄化水を第ｋ番目タンクのタンク内面に当接するよう導入する。このように、当該タンクの除染方法では、先ず、移送工程において第ｋ番目タンク内の汚染物質の総量を極力減少させると共に第ｋ＋１番目タンクの貯水量を増加させられるので、導入工程で第ｋ番目タンク内の少量の汚染水を多量の浄化水で希釈することができ、第ｋ番目タンク内の汚染物質の濃度を効率よく低下させられる。また、導入工程ではタンク内面に付着する汚染物質を洗い落とすこともできるので、第ｋ番目タンクをより確実に除染できる。また、当該タンクの除染方法では、作業員がタンク内で作業しなくてよいので、第ｋ番目タンク内の水の汚染物質濃度を安全に低下させることができる。また、当該タンクの除染方法では、導入工程で汚染物質濃度を低下させた第ｋ番目タンク内の貯留水を、排出工程において第ｋ＋１番目タンクに排出することで、第ｋ番目タンク内の汚染物質の総量を十分に減少させることができる。さらに、当該タンクの除染方法では、上記移送工程、浄化工程、導入工程及び排出工程をｋが１からｎまで繰り返すことによって、ｎ基全てのタンクの除染を確実かつ効率よく行うことができる。

第ｋ番目タンクの除染にあたって、上記移送工程、浄化工程及び導入工程を複数回繰り返し行ってもよい。このように、第ｋ番目タンクの除染にあたって、上記移送工程、浄化工程及び導入工程を複数回繰り返し行うことにより、第ｋ番目タンクに残留する汚染水濃度が高い場合や排出できる限界水量が多い場合にも、第ｋ番目タンク内の汚染物質濃度を所望のレベルまで低減することができ、ひいては排出工程後に第ｋ番目タンク内に残留する汚染物質の総量を所望の値以下に減少させることができる。

上記第ｋ番目タンクと第ｋ＋１番目タンクとが連結管により連結されており、連結管を閉じた状態で、第ｋ番目タンクから第ｋ＋１番目タンクへの上記移送工程及び第ｋ番目タンクへの上記導入工程を行うとよい。このように、上記第ｋ番目タンクと第ｋ＋１番目タンクとが連結管により連結されている場合には、連結管を閉じた状態で、第ｋ番目タンクから第ｋ＋１番目タンクへの上記移送工程及び第ｋ番目タンクへの上記導入工程を行うことによって、除染対象である第ｋ番目タンクに連結管から汚染水が流れ込むことを防止して、第ｋ番目タンク内の水の汚染物質濃度を確実に低下させることができ、第ｋ番目タンク内に残留する汚染物質の総量を確実に減少させることができる。

上記第ｋ番目タンクへの浄化水の導入工程において、第ｋ番目タンク内に配設された洗浄ノズルを介して浄化水を導入するとよい。このように、上記第ｋ番目タンクへの浄化水の導入工程において、第ｋ番目タンク内に配設された洗浄ノズルを介して浄化水を噴きつけてタンク内面に付着している汚染物質を効率よく洗い流すことができる。

上記洗浄ノズルとして、浄化水の噴射方向を自動的に３６０°変化させることができる三次元洗浄ノズルを用いるとよい。このように、浄化水の噴射方向を自動的に３６０°変化させることができる三次元洗浄ノズルを用いることによって、タンク内面全体に自動的に浄化水を噴き付けることにより、洗い残しをなくすことができる。

上記汚染水が少なくとも放射性ストロンチウムを含み、浄化設備がストロンチウムを選択的に吸着する吸着剤を有するとよい。このように、上記汚染水が少なくとも放射性ストロンチウムを含む場合には、浄化設備がストロンチウムを選択的に吸着する吸着剤を有することによって、放射性ストロンチウムを効率よく除去することができる。なお、「ストロンチウムを選択的に吸着する」とは、例えばカルシウム、マグネシウム等の他の元素の共存下でもストロンチウムに対して高い吸着性能を有することを意味する。

上記浄化設備が、汚染物質を吸着する吸着剤が充填される吸着塔を有し、この吸着塔が移動可能な架台に搭載されているとよい。このように、上記浄化設備が、汚染物質を吸着する吸着剤が充填される吸着塔を有し、この吸着塔が移動可能な架台に搭載されていることによって、浄化設備の移動が容易であり、タンクと浄化設備との間の配管距離が短くて済む。なお、「架台」とは、その上に吸着塔が配設される基台を意味し、高さの小さい板状又はフレーム状のものを含む。

汚染水の移送を水中ポンプを用いて行うとよい。このように、上記移送工程での汚染水の移送及び排出工程での貯留水の排出を、水中ポンプを用いて行うことによって、第ｋ番目のタンクに残留する汚染水の水量を可能な限り小さくし、第ｋ番目のタンク内の汚染物質量を効率よく減少させられる。

上述のように、本発明に係るタンクの除染方法によれば、汚染水を貯留したタンク内の汚染物質量を効率よく減少させられる。

本発明の一実施形態のタンクの除染方法に用いられる除染システムの構成を示す模式図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

本発明の一実施形態に係るタンクの除染方法は、図１に示す構成の除染システムにおいて行われる。

〔除染システム〕
図１の除染システムは、汚染水を貯留したｎ基（ｎは２以上、図では４）のタンクＴ１〜Ｔｎと、浄化設備Ｒと、上記タンクＴ１〜Ｔｎ中の汚染水を排出するために使用される排出ポンプＰと、タンクＴ１〜Ｔｎの内面に水を噴射する洗浄ノズルＳとを備える。

＜タンク＞
タンクＴ１〜Ｔｎは、当該タンクの除染方法において除染対象とされるタンクである。このタンクＴ１〜Ｔｎとしては、特に限定されないが、例えば原発事故後において放射性物質を含む汚染水を貯留するために使用され、複数の板材の周縁に配設したフランジ間をボルトで締結して形成されたボルト締め型タンクが想定される。

また、タンクＴ１〜Ｔｎは、その周壁下部に内部の液体を排出するために設けられ、バルブを有する排出流路Ｄを備える。これらのタンクＴ１〜Ｔｎの排出流路Ｄは、連結管Ｌｃによって互いに接続されると共に、連結管Ｌｃを介して他の設備に接続できるようになっている。

このようなタンクＴ１〜Ｔｎは、汚染水を貯留するために使用されるが、貯留する汚染水を排出流路Ｄから排出した後に、その内側下部に汚染水が不可避的に残留する。

タンクＴ１〜Ｔｎの不可避的な残留汚染水の水量の下限としては、タンクＴ１〜Ｔｎの容量の１／５０が好ましく、１／２０がより好ましい。一方、タンクＴ１〜Ｔｎの不可避的な残留汚染水の水量の上限としては、１／４が好ましく、１／５がより好ましい。タンクＴ１〜Ｔｎの不可避的な残留汚染水の水量が上記下限に満たない場合、当該タンクの除染方法以外の方法でも汚染物質量を減少させることができ、当該タンクの除染方法に優位性が得られないおそれがある。逆に、タンクＴ１〜Ｔｎの不可避的な残留汚染水の水量が上記上限を超える場合、当該タンクの除染方法ではタンクＴ１〜Ｔｎ内の汚染物質濃度を十分に低下させられないおそれがある。

タンクＴ１〜Ｔｎの平均内径の下限としては、特に限定されないが、３ｍが好ましく、５ｍがより好ましい。一方、タンクＴ１〜Ｔｎの平均内径の上限としては、２５ｍが好ましく、２０ｍがより好ましい。タンクＴ１〜Ｔｎの平均内径が上記下限に満たない場合、底部が多数に区画されることがないので、排水限界量が小さく、当該除染方法に有利性が得られないおそれがある。逆に、タンクＴ１〜Ｔｎの平均内径が上記上限を超える場合、タンク内周面や天井面に浄化水を接触させることが容易ではないおそれがある。なお、「平均内径」とは、タンク内部の水平方向の最小寸法とこれに直交する水平方向の寸法との平均値を意味する。

また、タンクＴ１〜Ｔｎの平均高さの下限としては、３ｍが好ましく、５ｍがより好ましい。一方、タンクＴ１〜Ｔｎの平均高さの上限としては、２５ｍが好ましく、２０ｍがより好ましい。タンクＴ１〜Ｔｎの平均高さが上記下限に満たない場合、タンク容量に対する排水限界量が小さくなり、浄化水の必要水量がタンク容量を超えるおそれがある。逆に、タンクＴ１〜Ｔｎの平均高さが上記上限を超える場合、排出ポンプＰの排出能力が不足するおそれや、タンクＴ１〜Ｔｎの上部のマンホールからタンクＴ１〜Ｔｎ内の適切な位置に洗浄ノズルＳを配置することができないおそれがある。

また、そのようなタンクＴ１〜Ｔｎに貯留される汚染水としては、本発明により濃度を低減する物質としてどのような汚染物質を含むものであってもよいが、典型的には放射性物質、特に放射性ストロンチウムを含む放射性汚染水とされる。

タンクＴ１〜Ｔｎに貯留される汚染水の汚染物質濃度としては、特に限定されないが、例えば５００Ｂｑ／ｃｃ以上５００，０００Ｂｑ／ｃｃ以下とされる。

＜浄化設備＞
浄化設備Ｒは、タンクＴ１〜Ｔｎから供給される水を浄化し、浄化した浄化水を送出してタンクＴ１〜Ｔｎに導入する設備である。

この浄化設備Ｒは、受水槽１１、供給ポンプ１２、複数のフィルターユニット１３、複数の１次吸着塔１４、複数の２次吸着塔１５、クッション槽１６及び送出ポンプ１７を有する。

受水槽１１は、タンクＴ１〜Ｔｎから供給される水を一時的に受け入れる。供給ポンプ１２は、受水槽１１からフィルターユニット１３へ水を圧送する。フィルターユニット１３は、供給ポンプ１２から供給される水を濾過する。１次吸着塔１４は、フィルターユニット１３で濾過された水が通水され、通水中にこの水に含まれるストロンチウムを吸着する。２次吸着塔１５は、１次吸着塔１４を通過した水に含まれる他の放射性物質を吸着する。クッション槽１６は、２次吸着塔１５を通過した水すなわち浄化水を一時的に受け入れる。送出ポンプ１７は、クッション槽１６から浄化水をタンクＴ１〜Ｔｎに圧送する。

これらの受水槽１１、供給ポンプ１２、フィルターユニット１３、１次吸着塔１４、２次吸着塔１５、クッション槽１６及び送出ポンプ１７は、１又は複数の移動可能な台座の上に配設されることが好ましい。これらの構成要素が配設される台座としては、例えばフォークリフトやユニック車で移動できるよう構成されるものや、車輪を有し、自走又は牽引することによって移動可能なものとすることが好ましい。これにより、浄化設備ＲをタンクＴ１〜Ｔｎの近傍に容易に配置することができるので、所望のタンクを除染するための準備が容易となる。

（受水槽）
受水槽１１は、供給ポンプ１２を用いて、フィルターユニット１３、１次吸着塔１４及び２次吸着塔１５に安定的に汚染水を供給するために配設される。

この受水槽１１の容量の下限としては、２ｍ^３が好ましく、３ｍ^３がより好ましい。一方、受水槽１１の容量の上限としては、１５ｍ^３が好ましく、１０ｍ^３がより好ましい。受水槽１１の容量が上記下限に満たない場合、供給ポンプ１２に連続して水を供給できないおそれや、受水槽１１から汚染水が溢れるおそれがある。逆に、受水槽１１の容量が上記上限を超える場合、浄化設備Ｒの可搬性を損なうおそれや、タンクＴ１〜Ｔｎの近傍に浄化設備Ｒを配設することが困難となるおそれがある。

（供給ポンプ）
供給ポンプ１２は、受水槽１１からフィルターユニット１３、１次吸着塔１４及び２次吸着塔１５に所定の圧力で水を連続的に供給するために配設される。この供給ポンプの吐出圧力及び吐出水量は、フィルターユニット１３、１次吸着塔１４及び２次吸着塔１５の能力に合わせて選定される。

（フィルターユニット）
フィルターユニット１３は、汚染水中の浮遊物質や油等を濾し取る。これにより、１次吸着塔１４及び２次吸着塔１５の吸着剤の目詰まりによる能力低下を抑制し、吸着能力を十分に発揮させる。

複数のフィルターユニット１３は、いずれかに選択的に通水できるよう並列に接続され、通水されていないフィルターユニット１３全体又はその内部のフィルターを交換できるように配設されることが好ましい。

フィルターユニット１３に配設されるフィルターとしては、例えば平均開口径０．２μｍ程度のメンブレンフィルター等が好適に用いられる。

さらに、フィルターユニット１３は、メンブレンフィルターの下流側に、活性炭吸着剤層を有することが好ましい。フィルターユニット１３が活性炭吸着剤層を有することにより、１次吸着塔１４及び２次吸着塔１５の吸着剤の目詰まりをより確実に防止できる。

（１次吸着塔）
１次吸着塔１４は、ストロンチウムを選択的に吸着する吸着剤が充填される。

複数の１次吸着塔１４は、全てに通水可能かつ任意の１つを除外して通水可能に直列に接続され、切り離した１次吸着塔１４を新しいものと交換し、交換後の新しい１次吸着塔１４を最下流に接続することができるよう配管されている。これにより、破過つまり吸着能力が飽和した１次吸着塔１４を順次新しいものに入れ替えることで、連続して浄化を行うことができる。

１次吸着塔１４に充填されるストロンチウムを選択的に吸着する吸着剤としては、例として、カルシウム及びマグネシウムの共存下でもストロンチウムに対して高い吸着性能を有する材料、例えばＡ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト等が挙げられる。さらに、ストロンチウムを選択的に吸着する好ましい吸着剤としては、カルシウム及びマグネシウムを透過せず、ストロンチウムを選択的に透過する膜を表面に有し、ストロンチウムを吸着する無機材料を内部に有するカプセル状の吸着剤が使用できる。

上記ストロンチウムを選択的に透過する膜としては、例えばアルギン酸カルシウム膜等が挙げられる。また、ストロンチウムを吸着する無機材料としては、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト等が挙げられる。このようなストロンチウム用吸着剤は、浮遊物質及び油分を濾し取る濾材としても機能する多孔質体に担持させることが好ましい。このような担持体としては、活性炭、ゼオライト等が挙げられる。

（２次吸着塔）
２次吸着塔１５は、ストロンチウム以外の放射性物質を吸着する吸着剤が充填される。

複数の２次吸着塔１５は、全てに通水可能かつ任意の１つを除外して通水可能に直列に接続され、切り離した２次吸着塔１５を新しいものと交換し、交換後の新しい２次吸着塔１５を最下流に接続することができるよう配管されている。これにより、破過（吸着能力が飽和）した２次吸着塔１５を順次新しいものに入れ替えることで、連続して浄化を行うことができる。

２次吸着塔１５に充填される吸着剤としては、例えばフェロシアン化コバルト又はフェロシアン化鉄を担持する酸化チタンで構成される吸着剤、無機炭素及びアルミナで構成される吸着剤（除去対象：多元素）、酸化セシウム系無機材料で構成される吸着剤（除去対象：Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、ヨウ素酸）、ヨウ素を担持する活性炭で構成される吸着剤（除去対象：ヨウ素）、タンニンを担持する活性炭で構成される吸着剤（除去対象：超ウラン元素（Ｕ、ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ））、還元鉄を担持する活性炭で構成される吸着剤（除去対象：Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、多元素）、アルミニウム含有無機炭素系材料で構成される吸着剤（除去対象：Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｔｃ）、各種キレート剤（例えばＤＤＴＣ、オキシン、ＤＴＰＡ、クペロン等）を担持する活性炭で構成される吸収剤（除去対象：超ウラン元素（Ｕ、ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ））等を含むものが挙げられる。ここで除去対象が「多元素」とは、Ａｇ、Ｃｄ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｙ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｔｅ、ｎｉ、Ｚｎ、Ｒｈ、ｎｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｃ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｖ及び超ウラン元素（Ｕ、ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ）の一部又は全部を除去対象とすることを意味する。

（クッション槽）
クッション槽１６は、送出ポンプ１７を用いてタンクＴ１〜Ｔｎに浄化水を供給するために配設される。なお、浄化設備Ｒは、クッション槽１６の水位が上昇したときは供給ポンプ１２から水の一部を受水槽１１に還流させる機構を備えてもよい。この還流機構を設けることにより、クッション槽１６からの浄化水の溢れを防止するためにフィルターユニット１３、１次吸着塔１４及び２次吸着塔１５による浄化を中断する必要がなく、汚染水浄化設備の頻繁な起動及び停止に起因するトラブルを抑制できる。

このクッション槽１６の容量の下限としては、２ｍ^３が好ましく、３ｍ^３がより好ましい。一方、クッション槽１６の容量の上限としては、１５ｍ^３が好ましく、１０ｍ^３がより好ましい。クッション槽１６の容量が上記下限に満たない場合、送出ポンプ１７に連続して浄化水を供給できないおそれや、クッション槽１６から浄化水が溢れるおそれがある。逆に、クッション槽１６の容量が上記上限を超える場合、浄化設備Ｒの可搬性を損なうおそれや、タンクＴ１〜Ｔｎの近傍に浄化設備Ｒを配設することが困難となるおそれがある。

（送出ポンプ）
送出ポンプ１７は、タンクＴ１〜Ｔｎ内に配置される洗浄ノズルＳに浄化水を供給するために配設される。送出ポンプ１７から洗浄ノズルＳには、供給配管Ｌｓを通して浄化水が圧送される。送出ポンプ１７の吐出圧力及び吐出水量等の仕様は、タンクＴ１〜Ｔｎに対する必要な給水圧力及び給水量が得られるよう、配管における圧力損失及びタンクＴ１〜Ｔｎの配設高さまでの水頭等を考慮して選択される。つまり、この送出ポンプ１７を設けることによって、フィルターユニット１３、１次吸着塔１４及び２次吸着塔１５における圧力よりも高い圧力で浄化水を送出することができる。逆に言えば、２次吸着塔１５を通過した浄化水の圧力が十分であれば、クッション槽１６及び送出ポンプ１７を省略してもよい。

＜排出ポンプ＞
タンクＴ１〜Ｔｎから貯留水を排出するために使用される排出ポンプＰとしては、タンクＴ１〜Ｔｎに管路を介して接続されるポンプを用いることもできるが、水中ポンプを使用することが好ましい。中でも、タンクＴ１〜Ｔｎの底部に着床して配置され、その下部から周囲の水を吸い込んで送出する公知の低水位排出用水中ポンプが得意好適に使用される。排出ポンプＰは、タンクＴ１〜Ｔｎの上部の開口からワイヤー等で吊り下ろされることによって、貯留水中に浸漬される。このような水中ポンプからなる排出ポンプＰを使用することによって、タンクＴ１〜Ｔｎの排出流路Ｄの開口よりも低い部分から貯留水を排出することができる。

しかしながら、排出ポンプＰを使用しても、タンクＴ１〜Ｔｎを空にすることは難しく、特にタンクＴ１〜Ｔｎがボルト締め型タンクである場合、タンク底部がフランジによって複数の区画に区分されるため、排出ポンプＰが配置された区画内の貯留水を略全量排出できたとしても、他の区画には貯留水が残留することになる。容量が１０００ｋＬにも達する大きなタンクの底部の各区分を一つ一つ空にするためには、タンク内に作業員が入ってタンク底部の各区分内に低水ポンプＰを配置する作業を行う必要がある。しかし、放射性汚染物質濃度が高いタンク内で作業員が作業を行うことは非現実的である。このような理由で、排出ポンプＰによって貯留水を排出した後にタンクＴ１〜Ｔｎ内に残留する排水限界量は、タンクＴ１〜Ｔｎの構造にもよるが、ボルト締め型タンクの場合には、例えば１０トン程度となると予想される。

この排出ポンプＰを用いてタンクＴ１〜Ｔｎ間で貯留水を移送する場合、排出ポンプＰから移送先のタンクまでの間には移送配管Ｌｔが敷設される。また、排出ポンプＰを用いてタンクＴ１〜Ｔｎから貯留水を浄化設備Ｒに供給する場合、排出ポンプＰから浄化設備Ｒまでの間には、中間配管Ｌｍが敷設される。

＜洗浄ノズル＞
洗浄ノズルＳとしては、浄化設備Ｒから圧送される浄化水を噴射するものであればよいが、浄化水の噴射方向を自動的に３６０°変化させることができる三次元洗浄ノズルを用いることが好ましい。洗浄ノズルＳとして三次元洗浄ノズルを使用することにより、浄化水を上下左右全方向に順次噴射して、タンクＴ１〜Ｔｎの内面全体に浄化水を当接させ、タンク内面に付着している汚染物質を洗い落とすことができる。このような三次元洗浄ノズルとしては、噴射口の向きを互いに直交する２つの軸を中心に回転させる回転機構を有するものが市販されている。

〔タンクの除染方法〕
続いて、図１の除染システムにおいて行われる本発明の一実施形態に係るタンクの除染方法について説明する。

当該タンクの除染方法は、上述のように汚染水を貯留したｎ基のタンクＴ１〜Ｔｎ、典型的には貯留していた汚染水を排出流路Ｄから排出した後に汚染水が残留しているタンクＴ１〜Ｔｎを除染する方法である。より詳しくは、当該タンクの除染方法は、タンクＴ１〜Ｔｎに汚染物質濃度を低減した浄化水を導入することによって、タンク内面に付着する汚染物質を洗い落とし、かつタンク底部に残留する汚染水を希釈することによって、希釈後の低濃度汚染水を排出した後にタンク内部で作業員が作業を行うことが可能な程度までタンクＴ１〜Ｔｎを除染するのに適した方法である。

当該汚染タンクの除染方法は、第ｋ番目タンクから汚染水を第ｋ＋１番目タンク（ｋがｎの場合第１番目タンク又は別のタンク）に移送する工程（移送工程）と、この移送工程後に、第ｋ＋１番目タンクの汚染水を排出し、浄化設備Ｒにより浄化する工程（浄化工程）と、この浄化工程後の浄化水を第ｋ番目タンクにタンク内面に当接するよう導入する工程（導入工程）と、この導入工程後の第ｋ番目タンクの貯留水を第ｋ＋１番目タンク又は他のタンクに排出する工程（排出工程）とを備え、上記移送工程、浄化工程、導入工程及び排出工程からなるサイクルをｋが１からｎまで繰り返す。

これらの移送工程、浄化工程及び導入工程は、第ｋ番目タンクの除染にあたって、第ｋ番目タンク内の貯留水の汚染物質濃度が目標とする汚染物質濃度以下に低下するまで複数回繰り返してもよい。

また、上記移送工程、浄化工程、導入工程及び排出工程は、ｋ＝１、つまり１番目タンクＴ１に始まり、２番目タンクＴ２以降のタンクに対しても順次行われ、ｎ番目タンクＴｎに対して行われるまで、順番に繰り返される。

なお、上記移送工程、浄化工程、導入工程及び排出工程は、第ｋ番目タンク及び第ｋ＋１番目タンクに接続されている連結管Ｌｃを閉じた状態で、つまり第ｋ番目タンク及び第ｋ＋１番目タンクの排出流路Ｄのバルブを閉鎖した状態で行われる。これにより、第ｋ番目タンクに連結管Ｌｃを介して他のタンクから汚染水が流入することを防止すると共に、第ｋ＋１番目タンクから連結管Ｌｃを介して汚染水が他のタンクに流出することを防止できる。

＜移送工程＞
上記移送工程では、排出ポンプＰを用いてこのサイクルにおいて除染対象となる第ｋ番目タンクＴｋから汚染水を次の第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１に移送、つまり第ｋ番目タンクＴｋからの汚染水の排出、及び排出した汚染水の次の第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１への導入を行う。

この移送工程では、第ｋ番目タンクＴｋから排出ポンプＰを用いて汚染水を排出するので、排出流路Ｄの開口高さよりも第ｋ番目タンクＴｋ内の残留汚染水の液面高さを低下させることができる。このように、移送工程では、第ｋ番目タンクＴｋ内に残留する汚染水の水量を可能な限り減少させることで、後述する導入工程においてより少ない量の浄化水で第ｋ番目タンクＴｋ内の汚染物質濃度を低下させることができるよう準備する。

また、この移送工程では、第ｋ番目タンクＴｋから排出した汚染水を次の第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１に導入するので、後述する浄化工程で利用できる第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１中の貯水量を増加させられる。これにより、浄化工程で得られる浄化水の水量、つまり導入工程で第ｋ番目タンクＴｋに導入することができる浄化水の水量を増加させることで、移送工程、浄化工程及び導入工程の繰り返し回数を低減することができる。

＜浄化工程＞
上記浄化工程では、上記第ｋ番目タンクＴｋについての移送工程で貯水量を増加させた第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１中の汚染水を排出ポンプＰを用いて排出して浄化設備Ｒに供給することで、浄化設備Ｒにより汚染水を浄化して、汚染物質濃度を低下させた除染水を得る。

＜導入工程＞
上記導入工程では、浄化工程後の浄化水を洗浄ノズルＳを介して第ｋ番目タンクＴｋに導入することによって、第ｋ番目タンクＴｋの内面に付着している汚染物質を浄化水によって洗い落とすと共に、第ｋ番目タンクＴｋの底部に残留している汚染水を浄化水によって希釈する。詳しくは、この導入工程では、浄化水を洗浄ノズルＳから噴射して、汚染水の噴流を第ｋ番目タンクＴｋの内面に噴き付ける。この導入工程は、上記浄化工程と連続して同時に行われる。

上記第ｋ番目タンクＴｋの除染に当たって、上記移送工程、浄化工程及び導入工程は、第ｋ番目タンクＴｋ内の貯留水、つまり当初残留していた汚染水が浄化水によって希釈された低濃度汚染水の汚染物質濃度が所望の目標値以下になるまで繰り返し行うことが好ましい。

ここで、第ｋ番目タンクＴｋ内の貯留水の汚染物質濃度が所望の目標値以下であるか否かは、定期的に貯留水をサンプリングして分析することによって確認してもよいが、予め第ｋ番目タンクＴｋ内の貯留水の汚染物質濃度が所望の目標値以下になるまでに必要な浄化水の導入量及び上記移送工程の繰り返し回数を算出してもよい。つまり、算出した回数だけ上記移送工程、浄化工程及び導入工程を行った時点で、第ｋ番目タンクＴｋ内の貯留水の汚染物質濃度が所望の目標値以下に低下したものと判断してもよい。

上記移送工程、浄化工程及び導入工程の繰り返し回数の算出方法としては、第ｋ番目タンク中の汚染水の初期汚染物質濃度をＣｒ［Ｂｑ／Ｌ］、上記浄化水の汚染物質濃度を一定の値Ｃｓ［Ｂｑ／Ｌ］、排出ポンプＰによる排出後にタンク内に残留する排水限界量を一定の値Ｖｒ［Ｌ］、１回の導入工程で第ｋ番目タンクＴｋに導入する浄化水の水量をＶｓ［Ｌ］、目標とする汚染物質濃度をＣｔ［Ｂｑ／Ｌ］とすると、上記移送工程、浄化工程及び導入工程の繰り返し回数ｎは、下記式（１）の関係を満たすようにすればよい。
（Ｃｒ−Ｃｓ）×｛Ｖｒ／（Ｖｒ＋Ｖｓ）｝^ｎ＋Ｃｓ≦Ｃｔ ・・・（１）

つまり、上記移送工程の繰り返し回数ｎは、下記式（２）を満たす最小の整数である。
ｎ≧ｌｏｇ_{｛Ｖｒ／（Ｖｒ＋Ｖｓ）｝}｛（Ｃｔ−Ｃｓ）／（Ｃｒ−Ｃｓ）｝ ・・・（２）

なお、浄化水の汚染物質濃度に関し、従来、吸着剤によって汚染水中の汚染物質を吸着除去する場合、吸着剤の飽和、いわゆる破過が生じるまでは汚染物質の除去率が１００％であると考えられていた。しかしながら、本発明者らが汚染水を吸着塔により吸着処理した処理水を詳細に分析したところ、吸着剤の使用開始時から破過が生じるまでは、処理前の汚染水の汚染物質濃度にかかわらず、吸着処理した処理水が一定の低い汚染物質濃度を有するものとなる場合があることを見出した。そこで、上記浄化水の汚染物質濃度を一定の値Ｃｓ［Ｂｑ／Ｌ］することができ、上記式（１）又は式（２）によって繰り返し回数ｎを定めるという新規な技術思想が想到された。

また、上記式（２）において、繰り返し回数ｎが１となるよう、最初の浄化工程を行う前に第ｋ番目タンクＴｋ以外のタンクから第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１に貯留水を移送してもよい。つまり、１回の導入工程で第ｋ番目タンクＴｋに導入し得る浄化水の最大水量Ｖｓを増加させることにより、移送工程、浄化工程及び導入工程を繰り返すことなくそれぞれ１回ずつ行うだけで、第ｋ番目タンクＴｋ内の貯留水の汚染物質濃度を目標値以下に低下させられるようにしてもよい。

具体的には、繰り返し回数ｎを１にするためには、各タンクの初期の残留汚染水量をＶｔとして、第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１に貯留水を移送する第ｋ番目タンクＴｋ以外のタンクの数をｍを、下記式（３）を満たす最小の整数とすればよい。
ｍ≧（Ｃｒ−Ｃｔ）／（Ｃｔ−Ｃｓ）×Ｖｒ／（Ｖｔ−Ｖｒ）−２ ・・・（３）

＜排出工程＞
上記排出工程では、上記移送工程、浄化工程及び導入工程の繰り返しによって汚染物質濃度が一定の目標値以下に低下した第ｋ番目タンクＴｋの貯留水を排出ポンプＰを用いて第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１に排出する。

この排出工程では、第ｋ番目タンクＴｋ内の貯留水を排出することにより、第ｋ番目タンクＴｋ内に残留する汚染物質の総量を十分に減少させ、これによって第ｋ番目タンクＴｋ内で作業員が作業を行うことを可能にする。

作業員が行う作業としては、排出工程後に第ｋ番目タンクＴｋ内に残留する排水限界量Ｖｒ［Ｌ］の貯留水の排出作業及び第ｋ番目タンクＴｋの解体作業が挙げられる。

また、排出工程では、第ｋ番目タンクＴｋから排出した貯留水を次に除染する第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１に導入するので、第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１の貯留水の汚染物質濃度の初期値を低下させることができる。従って、次のサイクルの移送工程、浄化工程及び導入工程の繰り返し数ｎをより少なくすることが可能となる。

排出工程で第ｋ番目タンクＴｋから排出した貯留水の全量を第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１に導入すると、ｋが増加する度に第ｋ番目タンクＴｋの最初の貯水量が増加する。第ｋ番目タンクＴｋの貯水量の初期値を必要以上に増加させることは、水量の増加により却って除染が非効率となるおそれや、移送工程において第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１から汚染水を溢れさせるおそれがある。このため、排出工程では、一部の貯留水を第ｋ＋１番目タンクＴｋ＋１以外の他のタンクに排出してもよい。

以上のように、当該タンクの除染方法によれば、汚染水を貯留したタンク内の汚染物質量を効率よく減少させられる。

［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

例として、当該タンクの除染方法で除染するタンクが貯留する汚染水はどのような汚染物質を含むものであってもよい。また、汚染物質濃度は、どのような指標を用いて表されるものであってもよく、例えば質量濃度、モル濃度、ｐＨ、放射能等によって表わすことができる。

また、当該タンクの除染方法において、第ｋ番目タンクへの浄化水の導入に際して、必ずしも洗浄ノズルを使用しなくてもよい。また、第ｋ番目タンクの内面全体に導入する浄化水を当接させる必要はなく、タンク内面の一部に当接させて全面に掛かればよい。

また、当該タンクの除染方法において連結管により互いに連結されていないタンクを除染してもよい。

また、当該タンクの除染方法において、汚染水の移送及び排出は、ポンプ以外の手段を用いて行ってもよい。また、各工程において使用するポンプの種類が異なってもよい。ただし、特に移送工程における汚染水の移送は、タンク内の汚染物質量を効率よく減少させるために水中ポンプを用いて行うことが好ましい。

また、当該タンクの除染方法において使用する浄化設備は、除染するタンクに残留する汚染水を浄化できるものであればよく、吸着剤を使用するものでなくてもよい。また、浄化設備は、移動可能な架台を有せず、各構成要素をその場で組み立てることで構成されてもよい。

本発明は、種々のタンクを除染するために利用することができるが、特に放射性物質を含む汚染水を貯留するタンクの除染に好適に利用される。

Ｄ 排出流路
Ｌｃ 接続管
Ｌｍ 中間配管
Ｌｓ 供給配管
Ｌｔ 移送配管
Ｐ 排出ポンプ
Ｒ 除染設備
Ｓ 洗浄ノズル
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ タンク
１１ 受水槽
１２ 供給ポンプ
１３ フィルターユニット
１４ １次吸着塔
１５ ２次吸着塔
１６ クッション槽
１７ 送出ポンプ

Claims (8)

1. 汚染水を貯留したｎ基（ｎは２以上）のタンクの除染方法であって、
   第ｋ番目タンクから汚染水を第ｋ＋１番目タンク（ｋがｎの場合第１番目タンク又は別のタンク）に移送する工程と、
   この移送工程後に、第ｋ＋１番目タンクの汚染水を排出し、浄化設備により浄化する工程と、
   上記浄化工程後の浄化水を第ｋ番目タンクにタンク内面に当接するよう導入する工程と、
   上記導入工程後の第ｋ番目タンクの貯留水を第ｋ＋１番目タンク又は他のタンクに排出する工程と
   を備え、
   上記移送工程、浄化工程、導入工程及び排出工程をｋが１からｎまで繰り返すことを特徴とするタンクの除染方法。
2. 第ｋ番目タンクの除染にあたって、上記移送工程、浄化工程及び導入工程を複数回繰り返し行う請求項１に記載のタンクの除染方法。
3. 上記第ｋ番目タンクと第ｋ＋１番目タンクとが連結管により連結されており、連結管を閉じた状態で、第ｋ番目タンクから第ｋ＋１番目タンクへの上記移送工程及び第ｋ番目タンクへの上記導入工程を行う請求項１又は請求項２に記載のタンクの除染方法。
4. 上記第ｋ番目タンクへの浄化水の導入工程において、第ｋ番目タンク内に配設された洗浄ノズルを介して浄化水を導入する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のタンクの除染方法。
5. 上記洗浄ノズルとして、浄化水の噴射方向を自動的に３６０°変化させることができる三次元洗浄ノズルを用いる請求項４に記載のタンクの除染方法。
6. 上記汚染水が少なくとも放射性ストロンチウムを含み、上記浄化設備がストロンチウムを選択的に吸着する吸着剤を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のタンクの除染方法。
7. 上記浄化設備が、汚染物質を吸着する吸着剤が充填される吸着塔を有し、この吸着塔が移動可能な架台に搭載されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のタンクの除染方法。
8. 上記汚染水の移送を水中ポンプを用いて行う請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のタンクの除染方法。

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